Mark Reinhold 谈“Java9 及其未来”

Reinhold 作了主题为“Java9 及其未来”的演讲，他分享了即将到来的在 Java 9 中的功能和 Java 生态系统未来的一些计划。

Java 9 的一个主要变化是引入了收录在 JEP200 之中的 Java 模块系统。此举意在提供模块化的 JDK，当运行无需整个环境的应用时，只需加载相对较小的代码量，一如 Mark 所言：打印Hello World 不应依赖CORBA 。有了模块化，Java 虚拟机的源代码布局（ JEP201 ）、各个 Java 组件，以及运行时镜像（ JEP220 ）都将结束与各种不同目的的模块绑在一起的历史。java.base 将成为核心层，是否要引入其他模块，比如java.logging和java.sql（包含了java.sql和javax.sql包）将视情况而定。

模块自身可以表达它们之间的依赖关系，但是包还是要从模块中导出以便为他人使用。由于内部的具体实现，一些包（如java.base模块中的sun.reflect*包）对朋友包（如java.logging和java.sql包）可见，但对普通的 Java 代码不可见。依赖关系有传递性，所以依赖 java.sql 包的代码自动继承对 java.logging 的依赖，一如在 Eclipse bundles 中使用 Require-Bundle 操作。做安全检查时，将执行 java.lang.SecurityManager::checkPackageAccess ，以确保在运行时检查该模块的边界。

模块化意味着清除无处不在的 rt.jar（曾经取代了 Java 1.1 中的 classes.zip），以及通过创建配置文件（ profile ）来减少 JVM 的体积。包含了 java.base 模块 java.lang 包和其他一些包的compact1 profile 大小为 11Mb，在此基础上增加了 RMI 和 XML 的compact2是 17Mb，再加上 java.naming、java.management 和 java.sql 的compact3是 30Mb。完整的 JRE 仍然可以使用 55Mb 的选项，JDK 扩展了到了 150Mb。模块化还将导致去除扩展类路径和重组一些库路径（具体来说，要将 *.properties 从 lib/ 文件夹移动到 conf/ 这个新的目录下）。

系统类处理程序从 jar 协议更改为 jrt 协议（Java 运行时），这将影响到代码的编写。通过定义模块，可以从 rt.jar 中加载指定的类。因此，jar:file:/path/to/rt.jar!java/lang/Class.class的引用将被jrt:/java.base/java.lang.Class.class代替。这些是 ClassLoader.getSystemResource() 方法调用者的实现细节，该方法一直返回一个不透明的 URL，但对 JAR 文件或文件系统有假定关系的代码将因此而被破坏。工具（集成开发环境，如 Eclipse 和 IntelliJ ）中导航到 rt.jar 的做法，需要使用新的机制导航到模块 ; 我们已经有了新的 FileSystem 类，可以执行基于路径的访问：FileSystem.getFileSystem("jrt:/")，浏览所有可用的模块及其内容。

可以使用 jlink 将这些模块链接到一个运行时，jlink 是 Java 9 中的新工具，用来构建一个只包含运行所需的依赖的自定义镜像。言下之意是，这将是一个静态的链接选项，提供单一的可执行文件（Google 的 Go 语言就是这么做的）。

模块化后终于可以去除*.internal.*和sun.*包了。虽然我们的代码从未直接使用这些包，但是因为此前缺乏内部包之间的边界，导致会在代码库中不经意间地使用它们。比如 sun.misc.BASE64Encoder 和 sun.misc.BASE64Decoder 类的标准对应类是 java.util.Base64.Encoder 和 java.util.Base64.Decoder 。从 Java 8 开始可用的工具 jdeps，会展示现有文件的内部类依赖，Java 9 还将指明哪些模块被使用了。

预见未来

Mark Reinhold 还讨论了未来有可能加入 JVM 的功能，比如值类型（结构体）和值类型（如值类型或原生类型）的泛型增强。这些何时加入还都没有时间表，但是思考和调研将会促进这些功能在未来的某一时刻加入的可能性。

值类型是一种代表数据的固定结构，就像一个类。然而与类（引用）不同，JVM 的实现允许直接在堆栈或在数组中、一个连续的内存布局上优化数据结构。这改进了对数据结构的访问，更重要的是改进了 CPU 的性能，CPU 可以从连续的内存中载入一块数据，而不再使用分布在堆上的指针数组。实现有可能是这样的：

 
value /* final */ class Point {
   int x;
   int y;
   Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y } 
}  

值类型默认是 final 的，因此数据结构需要在创建时完全初始化。JIT 可以通过对方法调用优化传递值，而不是在不必要时也复制。值类型可以有方法，也可以实现接口（潜在地，继承其他值类型），但是不能被引用，所以不能用 null 做比较。值类型可用于实现其它类原生类型，比如 int128、Complex 或 Tuple。

为了实现值类型的泛型，我们需要做些改变；例如，ArrayList 包含 remove(int index) 方法和 remove(T value) 方法。使用 int 类型来泛化将导致方法冲突并引起错误。虽然引入新的方法 removeAt(int index) 能解决这个问题，但是需要导出才能使现有的类型继续使用现有的方法（非值类型）。一种可能的方法是使用条件编译，可以使用类似'where ref T { }'这样的条件编译块，从而导出引用类型而不是值类型。 Valhalla 项目正在研究如何将这两个概念在未来共存，但是目前仍处于研究阶段。

Mark Reinhold 还简要讲述了 Panama 项目，这是一个旨在改进使用 Java 外部函数接口调用 Java 本地代码性能的项目。Java 外部函数接口收录在 JEP191 中，是基于 JRuby 的已有实现 JNA 和 JNR 提出的。他最后总结说，Java 在不断演化，并有节奏地定位大问题：在 Java 5 中引入泛型，在 Java 8 中引入 lambda 表达式，并在 Java 9 中引入模块化，它像激光一样聚焦于向后兼容性，以免破坏已经存在的代码或客户。

查看英文原文： Mark Reinhold on Java 9 and Beyond

感谢赵震一对本文的审校。

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